چالش های طراحی حرارتی تجهیزات نظامی

محیط کار تجهیزات نظامی پیچیده است

ارتفاع، درجه حرارت بالا، دمای پایین، رطوبت، شوک دما، تابش حرارتی خورشیدی، لرزش شوک، یخ زدگی، محیط های مختلف خشن (قارچ، صحرا، گرد و غبار، دوده و غیره) همه درجات مختلفی بر طراحی حرارتی آن تأثیر دارند. علاوه بر شرایط مرزی پیچیده، بزرگترین چالش در مدیریت حرارتی محصولات الکترونیکی در صنایع دفاعی، شوک حرارتی کوتاه مدت است.

این محصولات الکترونیکی اغلب در معرض یک محیط حرارتی شدید قرار دارند. فرض کنید یک جت جنگنده پارک شده در دریای کارائیب اکنون قصد انجام یک ماموریت را دارد. هواپیما در این زمان در سطح دریا قرار دارد و دما و رطوبت هوا بسیار مناسب است. هنگامی که هواپیما بلند می شود، در یک محیط با ارتفاع بالا و دمای زیر صفر قرار می گیرد و شرایط مرزی محصولات الکترونیکی در عرض چند دقیقه یا حتی چند ثانیه تغییر می کند. بنابراین، محصولات الکترونیکی موجود در هواپیما باید بتوانند در طیف وسیعی از دمای محیط کار کنند.

تصویر زیر نقش طراحی حرارتی در یک محصول الکترونیکی موفق و تاثیر محیط بر آن را نشان می دهد. مشاهده می شود که ارتفاع، دمای بالا، دمای پایین، رطوبت، شوک دما، تابش حرارتی خورشیدی، لرزش شوک، یخ زدگی و محیط های مختلف خشن (قارچ، صحرا، گرد و غبار، دوده و غیره) همگی درجات مختلفی بر روی طراحی حرارتی

داده های زیادی را پردازش کنید و گرمای بیشتری تولید کنید

با توجه به ماهیت وظایف نظامی، این محصولات الکترونیکی ناگزیر باعث می شوند که این محصولات الکترونیکی حجم بیشتری از پردازش داده ها را انجام دهند و در عین حال به سرعت پردازش داده های بالاتری نیاز دارند و مصرف حرارت محصولات الکترونیکی به شدت افزایش می یابد. بنابراین، شرایط سخت محیطی و افزایش سریع مصرف حرارتی تراشه ها، مدیریت حرارتی محصولات الکترونیکی در صنایع دفاعی را با چالش های بزرگی مواجه می کند. سبک وزن و قابلیت اطمینان کامل، دشواری طراحی حرارتی را افزایش می دهد

برای تجهیزات الکترونیکی در جو یا محیط فضای بیرونی، وزن عنصر بسیار مهمی است. هرچه وزن سبک تر باشد، محصول طولانی تر به کار خود ادامه می دهد و هزینه کمتری دارد. بدیهی است که با توجه به ویژگی های موجود جنگنده های جت، موشک ها، تانک ها و غیره، محصولات الکترونیکی در یک محیط حرارتی خشن قرار دارند، بنابراین قابلیت اطمینان حرارتی محصولات الکترونیکی در صنایع دفاعی عامل بسیار مهمی است.

طراحی حرارتی تجهیزات نظامی

به دلیل مصرف بالای حرارت محصولات الکترونیکی نظامی و محیط سخت کاری، معمولا جریان حرارتی بالاتری را ارائه می دهند. مشابه سایر محصولات الکترونیکی باید سیستم خنک کننده خوبی داشته باشند و اندازه فضا، وزن، مصرف گرما و مصرف گرمای تجهیزات در نظر گرفته شود. محافظ الکترومغناطیسی و سایر الزامات.

سیستم های الکترونیکی معمولی معمولاً به صورت محفظه های بسته طراحی می شوند و بیشتر محصولات الکترونیکی تا حد امکان از سیستم خنک کننده جدا می شوند. یک هامر مرسدس بنز را در بیابان تصور کنید. اگر محصولات الکترونیکی به صورت هرمتیک مهر و موم نشده باشند، محیط های کاری مختلف مانند ماسه، زباله و غیره باعث فلج شدن محصولات الکترونیکی می شود.

در حال حاضر بسیاری از مهندسان ترجیح می دهند از روش های خنک کننده هیبریدی برای طراحی حرارتی محصولات الکترونیکی استفاده کنند. بیشتر تراشه‌های الکترونیکی از اتلاف گرما با هوا خنک استفاده می‌کنند و دستگاه‌های دفع حرارت با آب خنک برای دستگاه‌هایی که گرمای زیادی مصرف می‌کنند استفاده می‌شود. اما برای وسایل الکترونیکی در پرواز فضایی یا فضای بیرونی، این نوع روش اتلاف گرما توصیه نمی شود و باید یک سیستم خنک کننده مایع فشرده تری طراحی شود.

به عنوان مثال، استفاده از مواد بستر رسانایی حرارتی بالا، صفحات دمای یکنواخت VC، لوله های حرارتی، TEC تعبیه شده در قالب، خنک کننده جت یا خنک کننده مایع غوطه وری مستقیم، به طوری که گرما را می توان به مایع و سپس به خنک کننده مایع منتقل کرد. سیستم در مبدل حرارتی همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است: